Ежемесячный научно-технический и производственный журнал

ISSN 0131-9582

Использование стекла в качестве конструкционного материала, способного выполнять роль основных несущих элементов конструкций, началось сравнительно недавно. Благодаря своим эстетическим и приемлемым механическим свойствам стекло рассматривается сейчас как один из важных конструкционных материалов в строительной индустрии. В целях дополнительной безопасности ламинирование стекла, составляющего основу наиболее широко используемых в строительстве элементов, получает все большее распространение. Данное исследование направлено на оценку режимов разрушения многослойного стекла и возможности обнаружения предотказного состояния исследуемых элементов на основе предложенных в литературе подходов и процедур обработки изображений. Полученные результаты позволили сопоставить особенности и сильные стороны этих процедур и сделать выводы о правильности подходов к каждой из них. Из проведенного анализа следует, что обработка изображений является наиболее перспективным и распространенным методом предотказной диагностики несущих конструкций из многослойного стекла на основе корреляций цифровых изображений. Результаты данного исследования могут способствовать созданию базы данных для оценки состояния отказов стеклянных конструкций.

Исследована химическая стойкость стекол в системе PbCl2–PbO–B2O3–NdF3. Оксохлоридные свинцово-боратные стекла продемонстрировали хорошие водостойкость и щелочестойкость, при этом низкую кислотостойкость. Объемные образцы стекла были экспонированы в условиях тропического климата Юго-Восточной Азии в течение года. Спектрально-люминесцентные характеристики ионов неодима в данных матрицах сохраняют хорошую стабильность в условиях тропического климата.

Рассмотрена возможность использования отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА). Исследован химический состав отходов Лебединского горно-обогатительного комбината (ГОКа). Установлено, что основными компонентами отходов являются кварц, магнетит, а также доломит, карбонаты кальция и магния. Показано, что химический и гранулометрический составы отходов характеризуются стабильностью, это позволяет их использовать в качестве корректирующей добавки в керамические массы при производстве стеновой керамики.

Рассмотрены получение керамических фильтрующих материалов в качестве подложек и разработка методики их применения для исследования биологических объектов методом электронной микроскопии. Методами РФА (рентгенофазовый анализ) и РЭМ (растровая электронная микроскопия) оценивались состав, структура, размеры пор и морфология керамических подложек из пеносиликата до и после нанесения инверсных опалов из оксида кремния. Приведено описание использования полученных фильтрующих подложек в эксперименте с биообъектами. Подложки представлены перспективными для электронной микроскопии, так как могут использоваться для пробоподготовки биологических образцов с применением напыления металлов или внесением ионной жидкости. Данная методика в совокупности с фильтрующим пористым материалом и техническими возможностями микроскопа сохраняет физические характеристики биообъектов в неизменном виде.

Исследованы высокотемпературное взаимодействие и процессы спекания образцов высокоглиноземистых масс низкотемпературного обжига для технической керамики на основе тройной системы каолин–глиноземсодержащий отход–доломит, и установлены области образования высокоглиноземистой массы для технической керамики на тройной диаграмме. Показано, что в результате высокотемпературного взаимодействия происходит новообразование кристаллических фаз минералов в виде муллита, корунда, ?-кристобалита, а также в незначительном количестве анортита и аморфной стекловидной фазы, которые придают необходимые физико-механические свойства обожженному образцу. Определены области оптимальных составов получения высокоглиноземистых керамических масс низкотемпературного спекания на основе тройной системы каолин–глиноземсодержащий отход–доломит.

Изучены химический состав и технологические свойства глинистого полиминерального сырья северо-запада Оренбургской области. По химическому составу сырье может быть отнесено к полукислым запесоченным глинам с высоким содержанием красящего оксида железа Fe2O3 (4,83 %). Определены зависимости вязкости глинистых суспензий при достаточно высоких концентрациях (до 0,16 об. %); линейный характер подтвержден высоким коэффициентом корреляции и доказывает отсутствие возникновения гидратных оболочек вокруг частиц, содержащих в своем составе большое количество кварца. Рассчитаны значения коэффициента ?, входящего в уравнение Эйнштейна, он оказался в интервале 2,44 ? ? ? 3,00. Низкая пластичность сырья, исследования которой проводили двумя способами – сдавливанием шариков и изгибанием жгутиков, свидетельствует о высоком содержании песка. Спекания в интервале температур от 600 до 1000 ?С не произошло, образцы растрескались. Макропараметры спекания и цветовые параметры образцов при воздействии высокой температуры, а также результаты анализа фазового состава не позволяют предположить удовлетворительные механические характеристики у керамики из исследуемого сырья. Установлены низкие сорбционные свойства минерального сырья по отношению к ионам меди и свинца. Показано, что использование данного сырья в керамической промышленности нецелесообразно, более практично его применение в дорожном строительстве, благоустройстве территорий, в качестве отощающих добавок для снижения пластичности и усадки глин при сушке и обжиге.

Проведено исследование возможности получения керамики для микроволновой техники в системе оксидов ZrO2–SnO2–TiO2 твердофазовым синтезом с использованием спекающей добавки – оксида лантана (III). Синтезирована керамика на основе титаната циркония-олова состава Zr0,8Sn0,2TiO4 с добавками 2, 4, 6 мас. % La2O3. Наиболее плотные образцы керамики были получены при температуре обжига 1400 ?С и с содержанием La2O3 в количестве 4 мас. %.
Исследовано пространственное распределение локального электрического поля (ЛЭП) для различных структурных конфигураций из наночастиц (НЧ) серебра в силикатном и цинк-фосфатном стеклах. Особенности такого распределения определяют эффективность передачи энергии от плазмонных НЧ к расположенным в их окрестности редкоземельным (РЗ) ионам. Механизм передачи энергии через усиление поля, вызванного поверхностным плазмонным резонансом частиц, является доминирующим для НЧ с размером ?5 нм и определяется рядом факторов. Для выяснения их роли изучены зависимости ЛЭП от размера, пространственного распределения и степени агломерации НЧ серебра в стекле. С этой целью предложено наглядное представление пространственного распределения ЛЭП в окрестности агломератов плазмонных НЧ, позволяющее проводить эффективный сравнительный анализ характера усиления поля в местах гипотетического расположения РЗ-ионов. На основе моделирования установлена связь усиления интенсивности ЛЭП, пространственного распределения таких мест усиления относительно ближайшей плазмонной частицы с размером, степенью агломерации НЧ, наличием малых (?5 нм) частиц в образце наряду с относительно большими. Показано, что оптимальной конфигурацией наночастиц серебра в стекле для получения максимального среднего усиления интенсивности поля в точкахвозможного расположения РЗ-ионов является агломерат частиц с размерами чуть больше 25 нм и средними расстояниями между центрами частиц ~30 нм.
Получены стекла на основе цинковомагниевоалюмосиликатной (ZMAS) системы, в состав которых введен оксид натрия (от 1,1 до 7,0 мол. %), и изучено влияние его содержания на стеклообразующую способность и эффективность ионообменной обработки в калиевой селитре. Исследованы зависимости глубины и напряженности приповерхностного слоя стекла от длительности обработки, а также оценены концентрационные изменения в нем щелочных катионов в результате ионного обмена. Установлено, что микротвердость стекол повышается как
с увеличением длительности ионообменной обработки, так и с увеличением содержания натрия. При содержа-
нии Na2O 7 мол. % и длительности обработки 72 ч микротвердость достигает значений порядка 900 HV. Рассмотрена возможность применения ионообменной обработки к ситаллам, полученным из стекла ZMAS, модифицированного оксидом натрия.
На основе суспензии кварцевого стекла с наполнителями из муллита, шпинели, корунда и кварца получены огнеупорные и жаростойкие материалы с крупнопористой, грубозернистой структурой. Исследовано влияние температуры обжига на фазовый состав, структуру, пористость и прочность материалов. Прочность керамики при увеличении температуры обжига до 1300…1400 ?C сначала возрастает, а при 1500…1600 ?C снижается вследствие кристаллизации кварцевого стекла. Наиболее стабильные прочностные характеристики получены для композитов кварцевое стекло–электрокорунд.